[网络协议]计算机网络

1.网络协议

• 物理层
• 数据链路层
• 网络层
• 传输层
• 应用层

2 建立连接

握手与挥手

2.1 三次握手

• 第一次握手：建立连接时，客户端发送SYN包(seq=x)给服务器，并进入SYN-SENT状态，等待服务器确认。
• 第二次握手：服务器收到SYN包，并回复应答包ACK(ack=x+1),同时自己也发送一个SYN包(seq=y),即ACK+SYN包，此时服务器进入SYN-RCVD状态。
• 第三次握手：客户端接收到服务器发来的SYN+ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1），此时客户端和服务器发包完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED（TCP连接成功）状态，完成建立连接。

2.2 四次挥手

• 第一次挥手：客户端发送FIN包(FIN=1)给服务器，告诉自己数据已经发送完毕，请求终止连接，此时客户端不能发送数据，但还能接收数据，客户端进入FIN-WAIT1(终止等待1)状态。
• 第二次挥手：服务器收到FIN包，回一个ACK包给客户端，告诉客户端我已经包了，此时还没有断开socket连接，而是等待剩下的数据传输完成。服务器进入CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。服务器收到应答信号，变为FIN-WAIT2(终止等待2状态)
• 第三次挥手：服务器将数据传输完毕，向客户端发送一个FIN包，表示服务器可以断开连接，服务器进入LASK-ACK(最后确认)状态
• 第四次握手：客户端端收到服务器的FIN包，回复一个确认ACK包表示收到，等待一段时间（2msl 最大报文段生存时间）确保服务器不会再有数据发送过来，然后彻底关闭连接。

【问题4】如果已经建立了连接，但是客户端突然出现故障了怎么办？

TCP还设有一个保活计时器，显然，客户端如果出现故障，服务器不能一直等下去，白白浪费资源。服务器每收到一次客户端的请求后都会重新复位这个计时器，时间通常是设置为2小时，若两小时还没有收到客户端的任何数据，服务器就会发送一个探测报文段，以后每隔75秒钟发送一次。若一连发送10个探测报文仍然没反应，服务器就认为客户端出了故障，接着就关闭连接。

3.TCP与UDP

3.1 TCP和UDP的区别

1.TCP面向连接；UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
2.TCP提供可靠的服务；UDP不保证可靠交付
3.TCP面向字节流，把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
4.TCP有拥塞控制；UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
5.每一条TCP连接只能是点到点的；UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
6.TCP首部开销20字节；UDP的首部开销小，只有8个字节
TCP适用于文件传输，UPD适用于视频传输

3.2 TCP协议如何保证可靠传输

3.2.1 检验和

TCP首部+TCP数据+TCP伪首部三者组合，并通过某种计算，计算结果的16位中每一位都为1，则正确，否则说明发生错误

接收段通过校验和的方式，检测数据传输过程中是否有差错和异常，如果有差错直接丢弃这个报文段和不确认收到，发送端需要重新发送。

3.2.2 序列号/确认应答

发送端发送信息给接收端，接收端收到信息都需要回应一个包，应答包。
接收端没有发送应答（ACK）包，都会重发，或者接收到应答包。

3.2.3 超时重传

tcp要求每发送一个报文段，就启动一个定时器并等待确认信息。接收端接收到新数据后返回确认信息，如果定时器超时前==（略大于RTT报文往返时间+抖动的方差）==数据未被确认，tcp就认为此报文段中的信息已经丢失或者损坏，需要对报文段中的数据进行重新的组织与重传。

备注：如果一个包经过多次的重发也没有收到接收端的确认包，认为接收端异常，强制关闭连接。

3.3ARQ协议

3.4流量控制（主机之间的收发速率）

1.超时重传的效率低下，发送一个包到下一个包中间都需要等待一段时间。
2.两个主机之间因为传输速率不同可能引起的丢包问题。
3.TCP利用滑动窗口实现流量控制，控制发送方发送的速率，包装接收方能及时接收。

接收方发送确认报文中窗口的大小控制发送方的发送速率。
可以多次发送，接收端可以进行多端的应答ACK。
通过下一次的确认包，可以判断接收端是否接收到了数据，如果数据被接收了，送发送缓存区里面删除数据。

如果接收端没有收到自己想要的数据之前，会对之前的数据进行重复的确认。发送端再收到某个应答包之后，又连续3次收到相同的应答包，数据丢失，需要重发（快重传）。

发送端如何知道丢包了：

• 超时重传
• 收到三个重复的ACK

3.5 拥塞控制（网络拥堵）

防止发送方发的太快，使得网络来不及处理，从而导致网络拥塞

• 慢开始:当主机开始发送数据时，如果把大量的数据字节注入到网络中，可能会引起网络的拥塞，经验表明最好的方法是,由小增大发送窗口大小，每次收到确认，窗口的大小翻倍。
• 拥塞避免:当窗口的大小到达阈值的实现，每经过一个RTT时间，发送窗口的大小线性增加1。
• 快速重传和快速恢复:如果接收机收到一个不按照顺序发送的数据包，他会立即给发送机一个重复确认，如果发送端接收到三个重复的确认，会认为数据段丢失，立即重传数据段。
  

4.网页

4.1 输入url地址到网页展开过程

• 1.浏览器查找域名的ip地址（域名解析）
• 2.浏览器向web服务器发送一个http请求（TCP连接）
• 3.服务器响应请求（发送请求）
• 4.服务器发回一个HTML响应（服务器处理请求返回HTTP报文）
• 5.浏览器开始显示HTML页面（浏览器解析渲染页面，最后结束连接）

ps:url统一资源定位符----------标识唯一的资源

4.1 状态码

1xx:信息状态码
2xx:成功码
3xx:重定向码—>需要进行附加操作以完成请求
4xx:客户端错误码
5xx:服务器错误码

4.2http和https区别

计算机网络

• 什么是http协议？
  一个客户端和服务器请求和应答的标准TCP协议。用于超文本传输到本地浏览器。

• 什么是https协议？
  HTTP的安全版，http下加入了ssl层，https的安全基础就是SSL

• 区别
  1.http默认端口是80，https默认端口是443
  2.http运行再tcp之上，所有传输的内容都是明文，客户端和服务器端都无法验证对方身份。
  https是运行再ssl上的http协议，所有传输的内容都是经过对称加密的。

对称加密与非对称加密
对称加密：密钥只有一个，加密与解密都是一个密码
非对称加密：

4.3 长链接与短链接

http1.0中默认使用短链接，客户端和服务器每进行一次http操作，就建立一次TCP连接,任务结束就中断连接。

http1.1中默认使用的是长连接，当打开一个网页后，客户端和服务器之间用于传输http数据的TCP连接不会关闭，客户端再次访问这个服务器的时候，可以接着使用这个连接。

keep-alive不会永远保持连接，它有一个保持的时间

4.4session与cookie

cookie和session都是用来跟踪浏览器用户身份的会话方式

• cookie（保存客户端）一般用来保存用户信息：

• session（保存在服务端）主要作用通过服务的记录用户状态：

• 由于session保存在服务端，安全性较高。如一些敏感信息，一定不要写入cookie中，最好能将cookie信息加密，然后使用到的时候再去服务端解密。